Quitosana associada ao nutriente cobre no cultivo orgânico de cebola e tomate

Orientador: Átila Francisco Mógor

Coorientadores: Bruno Francisco Sant’Anna-Santos e Sérgio Miguel Mazaro

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Produção Vegetal. Defesa : Curitiba, 28/02/2020

Inclui referências: p. 79-105

Área de concentração: Produção Vegetal

Resumo: Técnicas que promovam melhorias na produtividade com uso eficiente de insumos e que não comprometam a sustentabilidade ambiental, devem ser priorizadas na produção de hortaliças. A quitosana é um biopolímero natural que tem sido utilizado em plantas com efeito benéfico e é reconhecido como importante indutor de resistência a doenças. O cobre é um importante micronutriente essencial relacionado à produção de compostos do metabolismo secundário vegetal e um nutriente chave nas respostas de defesa vegetal. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da aplicação foliar de quitosana associada ao cobre-EDTA na cultura do tomateiro e da cebola. Foram avaliados parâmetros biométricos, bioquímicos, anatômicos e fitossanitários para o tomateiro. Para a cultura da cebola foram avaliados parâmetros biométricos, produtivos, enzimáticos nas folhas, bioquímicos em folhas e bulbos, bem como aspectos nutricionais dos bulbos. Quitosana associada ao cobre quelatizado apresentou maior eficiência na ativação de enzimas relacionadas à patogenicidade no tomateiro do que a quitosana ou o cobre isoladamente. A quitosana associada ao cobre quelatizado promoveu o acúmulo de compostos fenólicos, o aumento da espessura da parede periclinal externa e da cutícula nas folhas do tomateiro, bem como alterou a proporção do tecido de revestimento em relação ao mesofilo. Esses fatores combinados permitiram reduzir concomitantemente a severidade do oídio, sem afetar os parâmetros biométricos e bioquímicos relacionados ao metabolismo primário. Verificou-se que as aplicações de quitosana isoladamente promoveram maior acúmulo de compostos relacionados ao metabolismo de defesa das plantas de cebola, com maior atividade de enzimas relacionadas à patogenicidade nas folhas. Houve redução do crescimento das plantas em função do aumento da dose. Ocorreram diferenças de comportamento entre as cultivares quanto ao acúmulo de peroxidase nas folhas e compostos fenólicos nos bulbos. Também ocorreram alterações nos teores de prolina nas folhas e bulbos. A aplicação de quitosana associada ao cobre via foliar aumentou os teores de P, K, Mn e Zn nos bulbos e alterações metabólicas decorrentes não promoveram modificações no metabolismo primário a ponto de afetar a produtividade, bem como o teor médio de água. Houve aumento de compostos fenólicos, que estão diretamente ligados a qualidade dos bulbos. Concluiu-se que a aplicação foliar de quitosana associada ao quelato de cobre pode ser uma técnica eficiente para a indução de resistência no cultivo de tomate. A aplicação de quitosana via foliar afetou o metabolismo primário e secundário das plantas de cebola e pode induzir respostas de defesa nas folhas pelo aumento de proteínas relacionadas à patogenicidade e aumento da resistência a estresses abióticos (como seca, frio, salinidade e outros) em bulbos pelo maior acúmulo de prolina. O uso de quitosana associada ao cobre é uma técnica eficiente para melhorar a qualidade nutricional de bulbos de cebola. Palavras-chave: Solanum lycopersicum L., Allium cepa, indução de resistência, enzimas, nutriente.

Abstract: Efficient cultivation techniques that promote productivity improvements with efficient use of inputs without compromising environmental sustainability have been sought in vegetable production. Chitosan is a natural biopolymer that has been used in plants with beneficial effect besides being recognized as an important inducer of disease resistance. Copper is an important essential micronutrient related to the production of plant secondary metabolism compounds and a key nutrient in plant defense responses. The objective of this work was to evaluate the effect of foliar application of chitosan associated with copper-EDTA on tomato and onion crops. Biometric, biochemical, enzymatic, anatomical and phytosanitary parameters were evaluated for tomato. For onion culture, biometric, productive, leaf enzymatic, leaf biochemical and bulb parameters as well as nutritional aspects of the bulbs were evaluated. Chlelated copper-associated chitosan showed higher efficiency in the activation of pathogenicity-related enzymes in tomato than chitosan or copper alone. Chelated copper-associated chitosan increased the accumulation of phenolic compounds, the thickness of the external periclinal wall and the cuticle in tomato leaves, as well as the proportion of epidermal tissues in relation to leaf limb. These combined factors allowed the reduction of mildew severity simultaneously, without affecting the biometric and biochemical parameters related to primary metabolism. Chitosan applications alone promoted greater accumulation of compounds related to the defense metabolism of onion plants, with higher activity of enzymes related to pathogenicity in leaves. A reduction was found in plant growth as a function of increasing doses. Differences were found in behavior between cultivars regarding leaf peroxidase accumulation and bulb phenolic compounds. There were also changes in proline levels in leaves and bulbs. The application of copper-associated chitosan through leaves increased the contents of P, K, Mn and Zn in the bulbs and consequent metabolic alterations did not promote changes in the primary metabolism to the point of affecting the productivity as well as the average water content. There was an increase in phenolic compounds, which are directly linked to bulb quality. It was concluded that leaf application of chelated copper-associated chitosan can be an efficient technique for resistance induction in healthy tomato cultivation. Leaf-applied chitosan affects onion primary and secondary metabolism and can induce leaf defense responses by increasing pathogenicityrelated proteins and increasing resistance to abiotic stress in bulbs by means of an increase in proline accumulation. Copper- associated chitosan appears as a valid horticultural technique to improve the nutritional quality of onion bulbs. Keywords: Solanum lycopersicum L., Allium cepa, induced resistance, enzymes, nutrient.